Импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока с защитой от перегрузок
Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания. Цель изобретения - повышение эффективности защиты путем обеспечения неизменности порога ее срабатывания при регулировании выходного напряжения. Силовой канал устройства составляют усилитель 1 мощности, выпрямитель 2 и LC-фильтр, состоящий из дросселя 3 с первичной 4 и вторичной 5 обмотками и конденсатора 6. В канал управления и защиты входят измерительно-усилительный узел 7, узел 8 управления, пороговый элемент 9, вспомогательный источник 10 опорного напряжения и токоограничивающий резистор 11. Выбором одинакового количества витков в обмотках 4, 5 дросселя 3, их бифилярной намоткой и использованным схемным построением защиты достигается стабильность порога срабатывания при воздействии температурных и временных дестабилизирующих факторов. Задание тока через вторичную обмотку 5 дросселя 3, равного нагрузочному, вспомогательным источником 10 опорного напряжения предопределяют возможность использования устройства при регулируемом в широком диапазоне выходном напряжении. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (!9) (И) А1 (51)5 G 05 F 1/573
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (2 1) 4438367/24-07 (22) 11.04.88 (46) 15.06,90, Бюл. Ф 22 (72) В,А.Белов (53) 621.316.722. 1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Р 860034, кл, 0 05 Г 1/573, 1980.
Авторское свидетельство СССР
Р 1130850, кл. Г 05 F 1/569, 1.983. (54) ИИПУЛЬСННЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ЗАДИТОЙ ОТ
ПЕРЕГРУЗОК (57) ИЗооретение относится к электротехнике, в частности к источникам
2 вторичного электропитания. Цель изобретения — повьппение эффективности защиты путем обеспечения неизменности порога ее срабатывания при регулировании выходного напряжения.
Силовой канал устройства составляет усилитель 1 мощности, выпрямитель 2
z» J.С-фильтр, состоящий из дросселя 3 с первичной 4 и вторичной 5 обмотками и конденсатора 6, В канал управления и защиты входят измерительноусилительный узел 7, узел 8 управления, пороговый элемент 9, вспомогательньй источник 10 опорного напряжения и токоограничивающий резистор 11. Выбором одинакового количеста гу е на витков в обмотках 4, 5 дросселя 3, бифилярной намоткой и использованым схемным построением защиты ,достигается стабильность порога срабатывания при воздействии температурных и временных дестабилизарующих факторов. Задание тока через вто-ричную обмотку 5 дросселя 3, равного нягрузочному, вспомогательным источяиком 10 опорного напряжения предопределяют возможность использования устройства при регулируемом в широком диапазоне выходном напряжении, I ил.
Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации вторичного
1» электропитания радиоэлектронной аппа1 атуры.
Целью изобретения является повыШение эффективности защиты путем
Обеспечения неизменности порога ее
Срабатывания при регулировании вы1одного напряжения.
На чертеже представлена функциональная схема импульсного стабилизатора напряжения с зашитой от перегрузок. . Устройство содержит усилитель 1 мощности, выпрямитель 2, I.Ñ-фильтр, состоящий иэ дросселя 3 с равновитковыми первичной 4 и вторичной 5 обмотками конденсатора 6. В состав устройства входят, кроме того, измерительно-усилительный узел 7, узел 8 управления, пороговый элемент 9, вспомогательный источник 10 опорного напряжения и токоограничивающий резистор 11. На схеме отмечены также выводы 12 и 13 для подключения первичного источника питания, выво. -, ды 14 и 15 для подключения нагрузки 40 и шина 16 нулевого потенциала. Усилитель 1 мощности, выпрямитель 2 и фильтр 4,6 подключены последовательно между выводами 12, 13 и 14, 15.
Первичная 4 и вторичная 5 обмотки 4» дросселя 4 объединены первыми одноименными выводами со стороны выпрямителя 2. Измерительно-усилительный узел 7 соединен входом с выводами 14, 15, последний из которых связан с шиной 16 нулевого потенциала. Дифференциальный вход порогового элемента 9 подключен к вторым выводам первичной 4 и вторичной 5 обмоток дросселя 3. Входы узла 8 управления соединены с выходами
l измерительно-усилительного узла 7 и порогового элемента 9, а выход— с управляющим входом усилителя мощности. Один иэ выводов токоограничивающего резистора 11 подключен к второму выводу вторичной обмотки 5 дросселя 3. Вспомогательный источник 10 опорного напряжения включен между шиной 16 нуленого потенциала и другим выводом токоограничительного резистора 11.
Устройство работает следующим образом, Во включенном состоянии на вторичной обмотке 5 дросселя 3 формируется переменное напряжение, равное ЭДС самоиндукции первичной обмотки 4, так как обе обмотки имеют равное число витков. Поскольку два одноименных выводя обмоток 4, 5 соединены между собой, а напряжение на первичной обмотке 4 может быть представлено н виде суммы ЭДС сямоиндукции и напряжения на активном сопротивлении обмотки, то между другими выводами обмоток 4, 5 и, следовательно, на дифференциальном входе порогового элемента 9 действует напряжение, равное напряжению на активном сопротивлении первичной обмотки 4 минус падение напряжения на вторичной обмотке 5. Укаэанное напряжение пропорционально току, протекающему через дроссель 3, т.е. току нагрузки.
Ток через вторичную обмотку 5 дросселя 3 задается величиной выходного напряжения источника 10 опорного напряжения и выбирается таким образом, чтобы падение напряжения на вторйчной обмотке 5 было равным падению напряжения на первичной обмотке 4 для максимального тока нагрузки.
При номинальном токе нагрузки падение напряжения на вторичной обмотке 5 превышает падение напряжения на первичной обмотке 4 и пороговый узел находится в отключенном состоянии, При достижении током нагрузки мак1571565 ь то для момента срабатывания справедливо симального значения падение напряжения на первичной обмотке 4 становится больше падения напряжения на вторичной обмотке 5 и пороговый элемент 9 включается, запирая своим
5 выходным сигналом узел 8 управления
1и,тем самым, усилитель 1 мощности, После эапирания усилителя 1 мощности ток через дроссель 3 постепенно уменьшается до величины, при которой пороговый элемент 9 возвращается в исходное состояние и усилитель 1 мощности вновь вступает в работу. При последующем возрастании тока нагрузки до максимального значения пороговый элемент 9 вновь срабатывает. Процесс повторяется периодически до тех пор, пока проводимость нагрузки не уменьшится до 20 величины, обеспечивающей допустимое значение выходного тока устройства.
Таким образом, при любой проводимости нагрузки выходной ток стабилизатора не превышает допустимого значе- 25 ния.
4 1У
Х
$ или
1ф
4, 1ì Ufo
S4 К 11 $К
14. l ê sP
4 .
U. = 1
4 Н У8 где U4 — падение напряжения на первичной обмотке 4;
U> — падение напряжения на вторичной обмотке 5;
I — ток нагрузки;
15 ток через вториную обмот 40 ку,5;
14 — длина провода первичной обмотки 4; — длина провода вторичной обмотки 5;
S — сечение первичной обмотФ ки 4;
S — сечение вторичной обмот5 ки 5; — удельное сопротивление про50 вода обмоток 4, 5, Если принять, что входной ток порогового элемента 9 приблизительно равен нулю, срабатывание порогового элемента 9 происходит при разности потенциалов на входных вы55 водах, также равной нулю, а намот, ка обмоток 4, 5 дросселя 3 осуществ лена в два провода (1„ = lg = 1)э
Проведем математический анализ параметров схемы защиты.
Падение напряжения на обмотках 4, 5 дросселя 3 соответственно равны:
Учитывая что 1 = -- (U )У 5 10
1f опорное напряжение источника 10, R — сопротивление резистора 11), можно записать
Из полученньtx соотношений следует, что все температурные и временные нестабильности параметров обмоток 4, 5 дросселя 3 из рассмотрения исключаются, т.е. обеспечивается независимость порога срабатывания защиты от температуры.
Ток через вторичную обмотку 5 дросселя 3 может быть выбран достаточно малым при соответствуюп(ем выборе сечений обмоток 4 и 5.
Данное устройство может быть применено в составе источников питания не только с фиксированным, но и с регулируемым в широком диапазоне выходным напряжением.
Формула изобретения
Импульсньп1 стабилизатор напряжения постоянного тока с защитой от перегрузок, содержащий включенные последовательно между выводами для подключения первичного источника питания и нагрузки усилитель мощности, выпрямитель и ЬС-фильтр, дроссель которого выполнен с первичной и вторичной равновитковыми обмотками, соединенными первыми одноименными выводами со стороны выпрямителя, измерительно-усилительный узел, соединенный входом с выводами для подключения нагрузки, один из которых связан с шиной нулевого потенциала, пороговьп1 элемент, дифференциальный вход которого подключен к вторым выводам первичной и вторичной обмоток дросселя, узел управления, входы которого соединены с выходами измерительно-усилительного узла и порогового элемента, а выход — с управляющим входом усилителя мощности, токоограничивающий
1571565
Составитель Л.Морозов
Редактор Т.Лаэоренко Техред g,дидык
Подписное
Тираж 652
Заказ 1511 ь еч
РчИИПИ Государственного комитета по. изобретениям н открытиям при ГКИТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г,Ужгород, ул. Гагарина,101 резистор, один из выводов которого подключен к второму выводу вторичной обмотки дросселя, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности защиты путем обеспечения неизменности порога ее срабатывания при регулировании выходного напряжения, в него введен вспомогательный источник опорного напряжения, 5 включенный между шиной нулевого потенциала и другим выводом токоограничивающего резистора.
